NL8104353A

NL8104353A - TRANSFORMER IN THE FORM OF A PRINTED CIRCUIT.

Info

Publication number: NL8104353A
Application number: NL8104353A
Authority: NL
Original assignee: Communications Patents Ltd
Priority date: 1980-10-01
Filing date: 1981-09-22
Publication date: 1982-05-03
Also published as: CA1165461A; DE3138455A1; FR2491283A1; US4376274A; FR2491283B1

Description

N.0. 30.456 1N.0. 30,456 1

Transformator in de vorm van een gedrukte schakeling.Transformer in the form of a printed circuit.

De uitvinding heeft betrekking op transformatoren uitgevoerd als gedrukte schakelingen.The invention relates to transformers in the form of printed circuits.

Het is bekend mengtransformatoren met grote bandbreedte te gebruiken bij VHF-toepassingen, door het vormen van een primaire en twee in 5 serie geschakelde sekundaire sporen op een schakelingplaat, waarbij de sekundaire sporen direkt aan elkaar grenzen en het primaire spoor aan een zijde van hen is gelegen. Dergelijke als gedrukte schakeling uitgevoerde transformatoren kunnen zeer kompakt worden vervaardigd. De kon-figuratie van de primaire en sekundaire sporen, die in deze bekende 10 transformatoren in de vorm van gedrukte schakelingen worden toegepast vereist echter het gebruik van dubbelzijdige schakelingplaten, teneinde een oversteekverbinding te kunnen maken in een van de sekundaire sporen. Dit vereist op zijn beurt inwendig geplateerde gaten voor het tot stand brengen van verbindingen tussen de twee zijden van de plaat. Het 15 gebruik van dubbelzijdige schakelingplaten is duur vanwege de moeilijkheid bij het nauwkeurig laten samenvallen van gedrukte sporen aan weerszijden van de plaat en de toepassing van inwendig geplateerde gaten verhoogt de kosten nog aanzienlijk. Een verder nadeel, dat bij deze uitvoeringsvormen is ondervonden, vloeit voort uit het feit, dat het 20 sekundaire spoor, dat de oversteekverbinding bevat in zelfinduktie en spreidingskapaciteit verschilt van het sekundaire spoor dat geheel aan één zijde van de plaat is gedrukt. Aangezien de twee sekundaire sporen niet identiek zijn levert dit moeilijkheden op bij het in balans brengen van de uitgangssignalen van de transformator.It is known to use wide bandwidth mixing transformers in VHF applications, by forming a primary and two series-connected secondary tracks on a circuit board, the secondary tracks adjacent to each other and the primary track being on one side of them located. Such transformers designed as a printed circuit can be manufactured very compactly. However, the configuration of the primary and secondary tracks used in these known printed circuit transformers requires the use of double-sided circuit boards in order to make a crossover connection in one of the secondary tracks. This in turn requires internally plated holes to establish connections between the two sides of the plate. The use of double-sided circuit boards is expensive because of the difficulty in accurately coinciding printed tracks on either side of the board, and the use of internally plated holes further increases the cost. A further drawback experienced in these embodiments results from the fact that the secondary track containing the crossover in self-inductance and spreading capacity differs from the secondary track printed entirely on one side of the plate. Since the two secondary tracks are not identical, this presents difficulties in balancing the transformer's output signals.

25 Een van de doeleinden van de onderhavige uitvinding is het ver schaffen van een transformator in de vorm van een gedrukte schakeling, waarin de bovenvermelde problemen worden vermeden of gereduceerd.One of the objects of the present invention is to provide a printed circuit transformer in which the above-mentioned problems are avoided or reduced.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt een transformator als gedrukte schakeling verschaft, bestaande uit een primair spoor en twee 30 sekundaire sporen, waarbij de drie sporen naast elkaar zijn gelegen en onderling nagenoeg parallel verlopen, waarbij één uiteinde van een van de sekundaire sporen en het andere uiteinde van het andere sekundaire spoor verbonden is met een gemeenschappelijke potentiaalbron, met het kenmerk, dat het primaire spoor gelegen is tussen de sekundaire sporen 35 en alle sporen geheel aan een zijde van de schakelingplaat zijn gedrukt .According to the present invention there is provided a printed circuit transformer consisting of a primary track and two secondary tracks, the three tracks being adjacent and substantially parallel to each other, with one end of one of the secondary tracks and the other end of the other secondary track is connected to a common potential source, characterized in that the primary track is located between the secondary tracks 35 and all tracks are printed entirely on one side of the circuit board.

De gemeenschappelijke bron met vaste potentiaal vormt een effek-tieve centrale aftakking van het sekundaire deel gevormd door de twee 8104353 2 sekundaire sporen. Aldus kan een gebalanceerd uitgangssignaal uit de sekundaire sporen worden verkregen.The common fixed potential source forms an effective central tap of the secondary portion formed by the two 8104353 2 secondary tracks. Thus, a balanced output signal can be obtained from the secondary tracks.

Bij voorkeur zijn de sekundaire sporen verbonden met een gemeenschappelijk gedrukt geleidend gebied, dat op de genoemde potentiaal 5 wordt gehouden, welk gedrukt geleidend gebied zich uitstrekt tot nabij de uiteinden van alle sporen. Het gedrukte geleidende gebied strekt zich ook parallel uit aan tenminste een deel van elk van de sekundaire sporen, zodat een langwerpige spleet wordt gevormd tussen het gedrukte geleidende gebied en tenminste een deel van de lengte van elk sekundair 10 spoor. De effektieve lengte van een of beide sekundaire sporen kan worden gereduceerd door de transformator te trimmen door een deel van de spleet te overbruggen tussen dat spoor en het gedrukte geleidende gebied met geleidend materiaal.Preferably, the secondary tracks are connected to a common printed conductive region, which is held at said potential 5, which printed conductive region extends near the ends of all tracks. The printed conductive region also extends parallel to at least a portion of each of the secondary tracks, so that an elongated slit is formed between the printed conductive region and at least a portion of the length of each secondary track. The effective length of one or both secondary tracks can be reduced by trimming the transformer by bridging part of the gap between that track and the printed conductive area with conductive material.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van de 15 tekeningen, waarop uitvoeringsvoorbeelden zijn weergegeven.The invention will now be further elucidated with reference to the drawings, on which exemplary embodiments are shown.

Fig. 1 toont een transformator uitgevoerd als gedrukte bedrading volgens de onderhavige uitvinding; fig. 2 toont een schakelschema van de transformator volgens fig.Fig. 1 shows a transformer configured as printed wiring according to the present invention; fig. 2 shows a circuit diagram of the transformer according to fig.

i; 20 fig· 3 toont het gebruik van transformatoren volgens de onderhavi ge uitvinding in VHF-versterkers; fig. 4 en 5 tonen het gebruik van een transformator volgens de uitvinding in een meetinstrument voor het leveren van signalen die onderling 180° in fase verschillen.i; Fig. 3 shows the use of transformers according to the present invention in VHF amplifiers; Figures 4 and 5 show the use of a transformer according to the invention in a measuring instrument for supplying signals which differ 180 ° in phase from one another.

25 In fig. 1 is een mengtransformator met grote bandbreedte uitge voerd als gedrukte bedrading weergegeven, bestaande uit een primair spoor 1 en twee sekundaire sporen 2, 3. Het primaire spoor 1 is op gelijke afstanden gelegen van de sporen 2 en 3, waardoor wordt gewaarborgd, dat de koppeling tussen het primaire spoor en de sekundaire spo-30 ren 2, 3 gelijk is. De verbinding met het primaire spoor komt tot stand door een (niet weegegeven) kontakt, waarnaar zich het linker uiteinde 4 van het primaire spoor uitstrekt, en met de sekundaire sporen 2 en 3 door middel van de kontakten 5 en 6. De andere uiteinden van alle sporen zijn verbonden met een gemeenschappelijk gedrukt gebied 7, dat op 35 aardpotentiaal wordt gehouden.Fig. 1 shows a large bandwidth mixing transformer in the form of printed wiring, consisting of a primary track 1 and two secondary tracks 2, 3. The primary track 1 is equidistant from the tracks 2 and 3, whereby ensured that the coupling between the primary track and the secondary tracks 2, 3 is equal. The connection to the primary track is established by a (not shown) contact, to which the left end 4 of the primary track extends, and with the secondary tracks 2 and 3 by means of the contacts 5 and 6. The other ends of the all tracks are connected to a common printed area 7, which is kept at earth potential.

Het gebied 7 loopt parallel aan tenminste een deel van elk van de sekundaire sporen 2, 3 voor het vormen van de spleten 8, 9. De effektieve lengtes van de sekundaire sporen kunnen worden gereduceerd door het overbruggen van de sporen 8, 9 met soldeer.The region 7 parallels at least a portion of each of the secondary tracks 2, 3 to form the gaps 8, 9. The effective lengths of the secondary tracks can be reduced by bridging the tracks 8, 9 with solder.

40 Deze uitvoering van de sporen biedt de mogelijkheid om de trans- 8104353 t.40 This version of the tracks offers the option of using the trans- 8104353 t.

3 formator in zijn geheel te drukken aan een zijde van de schakelplaat.3 formator to be pressed in its entirety on one side of the switch plate.

De transaformator kan gemakkelijk worden getrimd om de beste balans en retourverliesverhouding (aanpassing aan de belasting) te bereiken door eenvoudig soldeerbruggen over de spleten 8, 9 aan te brengen. Aangezien 5 de werkfrequentie van de transformator niet wordt bepaald door de lengte van de sporen kan de transformator zo kompakt als gewenst worden uitgevoerd, onafhankelijk van de werkfrequentie.The transformer can be easily trimmed to achieve the best balance and return loss ratio (load adjustment) by simply installing solder bridges over the gaps 8, 9. Since the operating frequency of the transformer is not determined by the length of the tracks, the transformer can be designed as compact as desired, regardless of the operating frequency.

De verbinding van de soldeerbruggen over de spleten 8, 9 voor het trimmen van de transformator is alleen nodig als een exceptioneel goede 10 balansinstelling wordt vereist. Normaal kan de noodzakelijke lengte voor de sekundaire sporen, vastgesteld bij de ontwikkeling voor een speciale toepassing, met voldoende nauwkeurigheid worden verkregen met behulp van de gebruikelijke methoden voor het vervaardigen van gedrukte schakelingen.The connection of the solder bridges across the transformer trimming slots 8, 9 is only necessary if an exceptionally good balance setting is required. Normally, the necessary length for the secondary tracks determined in the development for a special application can be obtained with sufficient accuracy using the conventional printed circuit manufacturing methods.

15 Fig. 2 toont een schakelschema van de transformator volgens fig.FIG. 2 shows a circuit diagram of the transformer of FIG.

1. De primaire en de sekundaire van de transformator en hun verbindingen zijn met dezelfde verwijzingscijfers aangegeven als in fig. 1.1. The primary and secondary of the transformer and their connections are indicated by the same reference numerals as in Figure 1.

De transformator volgens de uitvinding kan nuttig worden gebruikt in een VHF-versterker met grote bandbreedte en hoog vermogen, zoals in 20 C.A.T.V.-stelsels. Dergelijke versterkers kunnen zijn voorzien van voorversterkers, waarvan de trappen alle een enkelvoudige uitgangskon-figuratie bezitten, alsmede versterkers van hoog vermogen, waarvan de trappen alle een balanskonfiguratie bezitten.The transformer according to the invention can be usefully used in a high bandwidth, high power VHF amplifier, such as in 20 C.A.T.V. systems. Such amplifiers may include preamps, the stages of which all have a single output configuration, and high power amplifiers, the stages of which all have a balance configuration.

De versterker vereist een ingangstransformator en een uitgangs-25 transformator, die beide kunnen worden vervaardigd overeenkomstig de onderhavige uitvinding.The amplifier requires an input transformer and an output transformer, both of which can be manufactured in accordance with the present invention.

Fig. 3 toont een balansversterker van hoog vermogen. Het uitgangssignaal van de enkelvoudig uitgevoerde uitgang van de voorversterker 10 wordt toegevoerd aan de primaire wikkeling 1 van een transformator van 30 het type dat in fig. 1 is beschreven. De uitgangssignalen van de sekun-dairen 2 en 3 van de transformator worden toegevoerd aan de respektie-velijke zijden van de balanstransistorversterkertrap, schematisch weergegeven met behulp van de blokken 11 en 12. De konfiguratie van de ba-lanstrap is van konventionele aard en is daarom niet in detail weerge-35 geven. Alhoewel verder slechts êên balanstrap is weergegeven, zullen er in de praktijk meerdere, bijvoorbeeld vier, trappen zijn, geschakeld in cascade.Fig. 3 shows a high power balance amplifier. The output signal of the single-output output of the preamplifier 10 is supplied to the primary winding 1 of a transformer of the type described in Fig. 1. The output signals of the transformers 2 and 3 of the transformer are applied to the respective sides of the balance transistor amplifier stage, shown schematically using blocks 11 and 12. The configuration of the balance stage is of a conventional nature and is therefore not shown in detail. Although otherwise only one balance stage is shown, in practice there will be several, for example four, stages connected in cascade.

De uitgangssignalen van de trappen 11 en 12 worden toegevoerd aan de van een centrale aftakking voorziene wikkelingen 2, 3 van een verde-40 re transformator van het type, dat in fig. 1 is beschreven, terwijl het 8104353 4 uitgangssignaal van de versterker wordt afgenomen van de wikkeling 1.The outputs of stages 11 and 12 are applied to the centralized windings 2, 3 of a further 40 transformer of the type described in Fig. 1, while the output of the amplifier is 8104353 4 of the winding 1.

Het gebruik van een uitgangstransformator volgens de onderhavige uitvinding biedt de mogelijkheid terugkoppelnetwerken achterwege te laten tussen de laatste balanstrap van de versterker en de uitgangstrans-5 formator. Dergelijke terugkoppelnetwerken worden in de bekende stelsels toegepast. Het achterwege laten van dergelijke terugkoppelnetwerken is in VHF-stelsels bijzonder van voordeel, aangezien het zeer moeilijk is de faseveranderingen van de signalen te sturen die door deze netwerken lopen.The use of an output transformer according to the present invention offers the possibility of omitting feedback networks between the last balance stage of the amplifier and the output transformer. Such feedback networks are used in the known systems. The omission of such feedback networks is particularly advantageous in VHF systems, since it is very difficult to control the phase changes of the signals passing through these networks.

10 In de fig. 4 en 5 zijn verdere voorbeelden weergegeven van toepas singen van de transformator volgens de onderhavige uitvinding. Fig. 4 toont een deel van een schema van een automatische testinrichting voor het meten van de kwaliteit van de balans van een door de abonnee in een kabeltelevisienet gebruikte tussenschakelingen. Deze tussenschakelingen 15 bevatten transformatoren en impedantienetwerken waardoor de ontvanger van de abonnee van het kabelnetwerk wordt geïsoleerd, teneinde onderlinge storing tot een minimum te beperken en ook om de overdracht van onjuiste impedanties van de ontvanger naar het netwerk tot een minimum te beperken. Een maat van de balans van de tussenschakeling wordt afge-20 leid uit de verhouding van de uitgangsspanning, die deze tussenschakeling levert als er een (i) balanssignaal (push-pull) en als er een (ii) / onbalanssignaal (push-push) aan wordt toegevoerd.Figures 4 and 5 show further examples of applications of the transformer according to the present invention. Fig. 4 shows part of a schematic of an automatic tester for measuring the quality of the balance of an intermediate circuit used by the subscriber in a cable television network. These intermediate circuits 15 include transformers and impedance networks isolating the receiver from the cable network subscriber in order to minimize interference between them and also to minimize the transmission of incorrect impedances from the receiver to the network. A measure of the balance of the intermediate circuit is derived from the ratio of the output voltage, which this intermediate circuit supplies if there is a (i) balance signal (push-pull) and if there is a (ii) / unbalance signal (push-push) is fed to it.

De testapparatuur kan dergelijke signalen leveren onder toepassing van een transformator vólgens de onderhavige uitvinding zoals beschre-25 ; ven aan de hand van fig. 1 in kombinatie met een schakelinrichting i voorzien van relais, die de kontakten 13, 14, 15 en 16 sturen. Als de kontakten 13 en 16 gesloten zijn wordt een balansuitgang verkregen, terwijl als de kontakten 14 en 15 gesloten zijn een onbalansuitgang wordt verkregen. Het signaal dat wordt toegevoerd aan de ingangsklem 17 |30 kan een draaggolf zijn of een in amplitude of frequentie gemoduleerd ; signaal, afhankelijk van de eigenschappen van de gebruikte detektor, die hierna nog wordt beschreven. De uitgangskiemmen 18, 19 zijn verbon-! den met de te testen tussenschakeling.The test equipment can supply such signals using a transformer according to the present invention as described; With reference to Fig. 1 in combination with a switching device i provided with relays which control contacts 13, 14, 15 and 16. When contacts 13 and 16 are closed, a balance output is obtained, while when contacts 14 and 15 are closed, an unbalance output is obtained. The signal applied to input terminal 17 | 30 may be a carrier wave or an amplitude or frequency modulated; signal, depending on the properties of the detector used, which will be described below. The starting germs 18, 19 are connected! with the intermediate circuit to be tested.

! De tussenschakeling en de detektor waaraan de signalen afkomstig i 35 van de schakeling volgens fig. 4 worden toegevoerd, zijn in fig. 5 weergegeven. De testsignalen van de aansluitklemmen 18, 19 in fig. 4 worden toegevoerd aan de tussenschakeling 20 via de aansluitklemmen 21, 1 22. De tussenschakeling omvat een zogenaamde autotransformator 23, | waarvan de wikkelingen in het midden zijn onderbroken, voor het tussen-40 ! schakelen van een kondensator 24, waarvan de kapaciteit (ongeveer 2000 pF)! The intermediate circuit and the detector to which the signals from the circuit of FIG. 4 are applied are shown in FIG. The test signals from the terminals 18, 19 in Fig. 4 are applied to the intermediate circuit 20 via the terminals 21, 1 22. The intermediate circuit comprises a so-called autotransformer 23, | whose windings are interrupted in the middle, for between-40! switching a capacitor 24, whose capacitance (about 2000 pF)

OUhXïA.COUhXïA.C

8104353 i- 5 zodanig wordt gekozen, dat een hoge impedantie wordt aangeboden aan audiofrequenties en een lage impedantie aan de radiofrequenties, die het werkgebied van de schakeling vormen. Deze kondensator 24 is noodzakelijk omdat kabels voor televisiesignalen ook audioprogramma's kunnen 5 overdragen bij een niveau van ongeveer 55 Volt. Als een sterk deel van deze audiosignalen door de wikkelingen 23 zou vloeien zou zijn ferriet-kern magnetisch worden verzadigd waardoor de transformatorwerking zou verdwijnen.8104353 i-5 is chosen to present a high impedance to audio frequencies and a low impedance to the radio frequencies that form the operating range of the circuit. This capacitor 24 is necessary because cables for television signals can also transmit audio programs at a level of about 55 volts. If a strong portion of these audio signals flowed through the windings 23, its ferrite core would become magnetically saturated, causing the transformer action to disappear.

Het gekozen signaalniveau dat aan de abonnee moet worden geleverd 10 wordt bepaald door de uitgangsaftakpunten 25 en 26 van transformator 23. De afgetakte signaaldelen worden gevoerd door een bifilair gewikkelde smoorspoel 27, waarvan het doel is de onbalansstroom (push-push current) in de uitgangsklemmen 28, 29 tot een minimum te beperken, dat wil zeggen het verbeteren van de balans van de inrichting. De weerstan-15 den 30 en 31 bezitten gelijke waarden en bepalen in hoofdzaak de uit-gangsimpedantie van de tussenschakeling.The selected signal level to be supplied to the subscriber 10 is determined by the output tap 25 and 26 of transformer 23. The tapped signal parts are passed through a bifilar wound choke 27, the purpose of which is the push-push current unbalance current in the output terminals 28, 29 to a minimum, that is, improving the balance of the device. Resistors 30 and 31 have equal values and mainly determine the output impedance of the intermediate circuit.

Voor het uitvoeren van de balanstest moet de spanning worden gemeten die in de klemmen 28 en 29 optreedt. In fig. 5 is een voltmeter 32 weergegeven, die kan bestaan uit een gevoelige buisvoltmeter of een 20 meetontvanger, bijvoorbeeld een kommunikatie-ontvanger waarop een gekalibreerde detektorspanning kan worden afgelezen. In het geval waarin een amplitude of frequentie gemoduleerd signaal aan de klem 17 van fig. 4 wordt toegevoerd kunnen de audio-uitgangsklemmen van de kommunikatie-ontvanger worden verbonden met een audiomillivoltmeter voor het aange-25 ven van de gemeten grootheid.Before performing the balance test, the voltage that occurs in terminals 28 and 29 must be measured. Fig. 5 shows a voltmeter 32, which may consist of a sensitive tube voltmeter or a measuring receiver, for example a communication receiver on which a calibrated detector voltage can be read. In the case where an amplitude or frequency modulated signal is applied to the terminal 17 of FIG. 4, the audio output terminals of the communication receiver can be connected to an audio millivoltmeter to indicate the measured quantity.

1 De balans van de tussenschakeling 20 wordt gemeten door het toevoeren van een balanssignaal door de schakeling volgens fig. 4 (push-. pull) aan de klemmen 21 en 22, en door het vaststellen van het door de voltmeter 32 aangegeven uitgangssignaal. Vervolgens worden door de 30 schakeling volgens fig. 4 onbalanssignalen (push-push) aan de klemmen 21 en 22 toegevoerd en wordt het lagere uitgangssignaal opgeschreven.1 The balance of the intermediate circuit 20 is measured by supplying a balance signal through the circuit of FIG. 4 (push-pull) to terminals 21 and 22, and by determining the output signal indicated by the voltmeter 32. Subsequently, the circuit according to Fig. 4 applies unbalance signals (push-push) to terminals 21 and 22 and the lower output signal is written.

De verhouding van de twee uitgangsspanningen, uitgedrukt in decibel, vormt een maat voor de balans van de tussenschakeling.The ratio of the two output voltages, expressed in decibels, is a measure of the balance of the intermediate circuit.

..

I iI i

0Kü?2LC0K? 2LC

81043538104353

Claims

1. Transformer in the form of a printed circuit, comprising a primary track and two secondary tracks, the three tracks i lying side by side and substantially parallel to each other, one end of one of the secondary tracks and the other end of the other secondary track is connected to a common potential source, characterized in that the primary track is located between the secondary tracks and all tracks are printed entirely on one side of the circuit board. 10

Transformer according to claim 1, characterized in that the secondary tracks are connected to a common printed conductive region, which extends near the ends of all tracks, which printed conductive region also extends parallel to at least a part of each of the secondary tracks, so that an elongated slit is formed formed between the printed conductive region and at least a portion of the length of each secondary track, whereby the effective length of one or both secondary tracks can be reduced by bridging part of the gap between the track and the printed conductive area using conductive material. i j; ! j i 8 1 0 4 3 53